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北航李彬EnSM：推動(dòng)鋰硫電池中多硫化物快速轉(zhuǎn)化的納米高熵合金

高熵合金（HEAs）作為一種特殊的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，包括各組分的遺傳優(yōu)點(diǎn)和電子特性的協(xié)同調(diào)節(jié)，在催化復(fù)雜的氧化還原轉(zhuǎn)化方面具有巨大潛力。

基于此，北京航空航天大學(xué)李彬等人揭示了合成的納米HEA在鋰硫電池 (Li-S) 中多硫化鋰 (LiPS) 的多電子和多相轉(zhuǎn)換中所起的獨(dú)特作用。由于與LiPSs的強(qiáng)親和力，納米HEA使電極周圍LiPSs的活性比對(duì)照樣品（未添加納米HEA）高17倍以上，顯著降低了濃度極化。

此外，較低的塔菲爾斜率、更高的交換電流密度以及來自掃描電化學(xué)顯微鏡 (SECM) 的更大電流響應(yīng)都證明了納米HEA催化劑極大地抑制了活化極化。DFT計(jì)算進(jìn)一步揭示了表面電荷平滑連續(xù)的重新分布，有利于LiPS的多電子反應(yīng)。

圖1. 納米HEA的合成與表征

因此，采用納米 HEA 改性隔膜組裝的Li-S電池分別具有 83.3%（紐扣電池在 2 C下循環(huán)500 次）和 82%（軟包電池在0.1 C下循環(huán)150次）的出色容量保持率。

這項(xiàng)工作揭示了高熵效應(yīng)在催化LiPSs氧化還原反應(yīng)方面的優(yōu)勢(shì)，并激發(fā)了 HEA在其他復(fù)雜多電子多相轉(zhuǎn)化催化領(lǐng)域的探索。

圖2. Li-S全電池的電化學(xué)性能（在25 °C下測(cè)試）

Nano high-entropy alloy with strong affinity driving fast polysulfide conversion towards stable lithium sulfur batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.003

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